基于流场特征的空化水射流破碎固体推进剂效果

1

作者 高元 刘博 +3 位作者 赵蒙 周文君 慕晓刚 王煊军 《火炸药学报》 北大核心 2025年第5期474-483,I0004,共11页

为研究流场特征对空化水射流破碎固体推进剂的影响规律,以HTPB推进剂为研究对象,采用应力混合涡流模型(SBES)开展了冲击场条件下不同喷嘴扩张角角度的空化水射流数值计算,分析了喷嘴结构参数对流场特征的影响机制;进行了空化水射流破碎H... 为研究流场特征对空化水射流破碎固体推进剂的影响规律,以HTPB推进剂为研究对象,采用应力混合涡流模型(SBES)开展了冲击场条件下不同喷嘴扩张角角度的空化水射流数值计算,分析了喷嘴结构参数对流场特征的影响机制;进行了空化水射流破碎HTPB推进剂实验研究,探讨流场特征与破碎效果的影响规律。结果表明,势流核的长度受喷嘴扩张角角度影响,进而影响靶面速度分布,推进剂破碎深度与靶面处的速度峰值分布正相关;喷嘴出口的回射流限制了空化向喷嘴壁面方向的发展,从而影响空化强度,破碎坑表面积与空化强度正相关,略小于空化云覆盖区域。实验结果表明,冲击场下的流场特征和破碎结果表现出极大的相关性,说明该方法计算得到的流场特征可以用于喷嘴结构的优化与设计,提高推进剂破碎效率;喷嘴扩张角角度为60°时,空化水射流的速度和空化强度具有显著优势,结合破碎质量、破碎深度和破碎坑面积分析,此时表现出的破碎效果最佳。 展开更多

关键词 流体力学 流场特性 空化水射流 HTPB推进剂 喷嘴结构 破碎特性 数值计算

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不同截面形状淹没水平柱体上波浪力数值模拟研究 被引量：1

2

作者 毛鸿飞 郑伟江 +1 位作者 马英超 曾锦汶 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期507-515,共9页

基于黏性流理论,采用有限体积法,考虑多种波浪参数和截面形状,计算淹没水平柱体在波浪作用下的受力.通过受力分解和局部流场特征分析,探究了波浪参数和截面形状对柱体受力的影响.结果表明,3种不同截面形状柱体受力主要由惯性力主导,柱... 基于黏性流理论,采用有限体积法,考虑多种波浪参数和截面形状,计算淹没水平柱体在波浪作用下的受力.通过受力分解和局部流场特征分析,探究了波浪参数和截面形状对柱体受力的影响.结果表明,3种不同截面形状柱体受力主要由惯性力主导,柱体的淹没体积更大程度地决定了柱体所受波浪力的大小.在相同宽高比条件下,矩形柱淹没体积最大,其次是曲边矩形柱,最小的是椭圆柱.因此,综合考虑3种截面形状淹没水平柱体,矩形柱所受波浪力最大,椭圆柱所受波浪力最小,且随着宽高比的增大逐渐减小. 展开更多

关键词 淹没水平柱体 黏性流 波浪与结构物相互作用 流体动力学 数值计算

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射流泵喷嘴收缩角的取值 被引量：11

3

作者 吕忠斌 王洋 +2 位作者 刘洁琼 曹璞钰 李贵东 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期281-287,共7页

为了研究喷嘴收缩角对射流泵性能的影响,采用数值计算和试验研究相结合的方法,对浙江某公司生产的XDPm255A型射流泵进行了研究.根据Fluent的数值模拟结果,在射流泵不同面积比下,分析不同的喷嘴收缩角对射流泵内部流场以及外特性的影响.... 为了研究喷嘴收缩角对射流泵性能的影响,采用数值计算和试验研究相结合的方法,对浙江某公司生产的XDPm255A型射流泵进行了研究.根据Fluent的数值模拟结果,在射流泵不同面积比下,分析不同的喷嘴收缩角对射流泵内部流场以及外特性的影响.通过数据拟合,进一步得到面积比在2.01~5.06时射流泵喷嘴收缩角在高效区取值的拟合趋势线,并对其进行试验验证.结果表明：当射流泵的面积比一定时,对应不同的喷嘴收缩角均存在1个最优流量比,其可使射流泵的效率达到最高;当面积比增大时,最优流量比也随之增大;射流泵高效区喷嘴收缩角取值拟合趋势线是可靠的. 展开更多

关键词 射流泵 喷嘴收缩角 数值计算 面积比 流量比

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三维粘性流数值计算在多级透平中的应用 被引量：5

4

作者 袁宁 张振家 +1 位作者 王松涛 冯国泰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期57-61,共5页

给出了一种可以在多级透平环境中模拟三维粘性流动的数值方法，这种方法在各叶栅排作了相对定常流动的假设， 各叶栅排间通过“混合平面”传递参数。“混合平面”间传递周向平均的气动参数， 但保持了径向参数的变化和本列参数的周向不... 给出了一种可以在多级透平环境中模拟三维粘性流动的数值方法，这种方法在各叶栅排作了相对定常流动的假设， 各叶栅排间通过“混合平面”传递参数。“混合平面”间传递周向平均的气动参数， 但保持了径向参数的变化和本列参数的周向不均匀性， 同时考虑了变比热容对多级透平计算的影响。通过对一ＮＡＳＡ 透平级的计算， 证实计算结果不仅和实验结果吻合的非常好， 展开更多

关键词 三维流 粘性流 多级燃气涡轮 数值计算

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潜艇实艇阻力预报方法研究 被引量：6

5

作者 吴方良 吴晓光 +2 位作者 马运义 许建 何汉保 《中国舰船研究》 2009年第3期28-32,共5页

分析潜艇阻力预报的方法和特点,采用数值计算方法对SUBOFF潜艇的主艇体模型和全附体模型在不同雷诺数条件下进行三维粘性流场数值模拟,将低雷诺数条件下的计算结果同试验结果进行比较,验证了计算方法的可靠性;通过对计算结果的分析,获... 分析潜艇阻力预报的方法和特点,采用数值计算方法对SUBOFF潜艇的主艇体模型和全附体模型在不同雷诺数条件下进行三维粘性流场数值模拟,将低雷诺数条件下的计算结果同试验结果进行比较,验证了计算方法的可靠性;通过对计算结果的分析,获得潜艇粘压阻力系数随雷诺数变化的规律,对潜艇实艇阻力预报提出一些建议。 展开更多

关键词 阻力 三维粘性流场 数值计算 潜艇

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用改进的 SIMPLE 方法求解喷管流动 被引量：3

6

作者 孙再庸 何洪庆 蔡体敏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期48-51,共4页

应用ＳＩＭＰＬＥ方法求解全速度流动问题，这一方法是以速度分量、压力和温度作为原始变量，密度通过状态方程求得，压力对密度的影响隐式处理。利用此方法求解了粘性喷管流动，并与试验结果进行了比较，吻合较好。

关键词 火箭发动机 可压缩流 粘性流 喷管气流 数值计算

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浅水中船舶水动力特性数值计算(英文) 被引量：13

7

作者 顾民 吴乘胜 《船舶力学》 EI 北大核心 2005年第6期40-47,共8页

本文对浅水中船舶水动力特性进行数值计算研究。采用RANS方程结合RNGK-着两方程湍流模型,对一方形系数0.6的系列60船模在浅水中的阻力、升沉、纵倾和兴波进行数值计算,其中自由面采用VOF方法处理;计算中,水深Froude数范围0.6～1.8,包含... 本文对浅水中船舶水动力特性进行数值计算研究。采用RANS方程结合RNGK-着两方程湍流模型,对一方形系数0.6的系列60船模在浅水中的阻力、升沉、纵倾和兴波进行数值计算,其中自由面采用VOF方法处理;计算中,水深Froude数范围0.6～1.8,包含了临界和超临界水深Froude数。数值计算得到的阻力、升沉和纵倾与模型试验结果及采用三维扩展Boussinesq方程的计算结果进行了比较分析,吻合较好,部分计算结果得到改进。 展开更多

关键词 粘性自由表面流 浅水 阻力 数值计算

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增压器蜗壳喷嘴出口的变宽度设计思想和计算 被引量：2

8

作者 房克信 王仁人 +1 位作者 张锡朝 李国祥 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期70-72,82,共4页

为了研究涡轮增压器无叶蜗壳喷嘴宽度对其出口气流速度场分布的影响 ,用 k-ε双方程模型模拟蜗壳内的气流运动情况 ,计算了不同喷嘴宽度对无叶蜗壳喷嘴出口气流角和速度分布的影响。计算中发现固定喷嘴宽度难以解决气流角和速度分布不... 为了研究涡轮增压器无叶蜗壳喷嘴宽度对其出口气流速度场分布的影响 ,用 k-ε双方程模型模拟蜗壳内的气流运动情况 ,计算了不同喷嘴宽度对无叶蜗壳喷嘴出口气流角和速度分布的影响。计算中发现固定喷嘴宽度难以解决气流角和速度分布不均匀的问题 ,因而提出了一种变喷嘴宽度的设计思想。计算结果表明 ,变喷嘴宽度能明显改善气流角和速度分布的均匀性。 展开更多

关键词 喷嘴 模型 气流角 数值计算 涡轮增压器 变宽度 柴油机

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求解跨声速压气机叶栅粘性流动反问题的数值解 被引量：5

9

作者 杨策 老大中 蒋滋康 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期57-60,共4页

阐述了一种以有限体积的时间推进方法为基础求解跨声速压气机叶栅设计的反问题方法。应用这一技术设计叶型，规定叶片表面无量纲目标速度分布，通过比较目标速度分布和计算获得的速度分布来修改叶片压力面和吸力面的坐标，最终获得要求... 阐述了一种以有限体积的时间推进方法为基础求解跨声速压气机叶栅设计的反问题方法。应用这一技术设计叶型，规定叶片表面无量纲目标速度分布，通过比较目标速度分布和计算获得的速度分布来修改叶片压力面和吸力面的坐标，最终获得要求的叶片形状。计算程序使用分布体力方法模拟粘性，用局部时间步长和多重网格方法加速收敛。还介绍了这种方法求解的基本方程系统，并给出了采用这种方法设计的无激波超临界跨声速压气机叶栅的设计结果。 展开更多

关键词 跨声速 压气机 叶栅 粘性流 数值计算 反问题

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某型涡扇发动机尾喷管流动特性研究 被引量：13

10

作者 齐海帆 高扬 +1 位作者 郝晓乐 朱彦伟 《航空发动机》 2015年第1期48-52,共5页

针对某型双涵道分开排气涡扇发动机尾喷管模型的流动特性进行了数值计算研究和试验验证。利用NASA典型尾喷管模型的推力系数对比研究结果验证了数值方法的可行性,采用验证后的数值方法获得了不同飞行条件下和发动机工作状态下某型发动... 针对某型双涵道分开排气涡扇发动机尾喷管模型的流动特性进行了数值计算研究和试验验证。利用NASA典型尾喷管模型的推力系数对比研究结果验证了数值方法的可行性,采用验证后的数值方法获得了不同飞行条件下和发动机工作状态下某型发动机尾喷管模型内、外涵道的流量系数和推力系数数据及其变化规律,并将数值计算结果与该型发动机在相同工况下的地面台架试验数据进行对比。结果表明:在试验工况全范围内,发动机进口空气流量的计算值与试验值的最大偏差为1.8%,总推力的计算值与试验值的最大偏差不超过±0.5%。 展开更多

关键词 尾喷管 流动特性 涡扇发动机 数值计算 地面台架试验 总推力

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高温超音速喷流噪声场分布特性研究 被引量：3

11

作者 彭小波 李林 +1 位作者 李佳明 胡春波 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期779-783,共5页

为了研究高温超音速喷流噪声特性,针对高温超音速喷流流场进行三维非稳态数值模拟,根据其湍流结构确定声源面并通过FW-H方程求解远场某点的声压级分布,分析高温超音速喷流噪声场分布规律以及喷管出口马赫数对喷流噪声场的影响。研究表明... 为了研究高温超音速喷流噪声特性,针对高温超音速喷流流场进行三维非稳态数值模拟,根据其湍流结构确定声源面并通过FW-H方程求解远场某点的声压级分布,分析高温超音速喷流噪声场分布规律以及喷管出口马赫数对喷流噪声场的影响。研究表明,该方法得到的计算结果与试验结果基本吻合,高温超音速喷流噪声具有很强的指向性;在特定工况下声压级峰值高达150 dB以上,喷管出口马赫数从2.5增加到3.0,相同观测点的声压级峰值增高10 dB左右。 展开更多

关键词 气动噪声 计算 可压缩流动 计算流体动力学 数值模拟 数值方法 火箭发动机 超音速空气动力学 三维 非稳态流动 出口马赫数 超音速喷流

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水轮机转轮的三维粘性流数值计算及其结果分析 被引量：3

12

作者 周先进 高忠信 张世雄 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 1999年第11期18-22,共5页

针对比转速ns为290的混流式水轮机转轮进行三维粘性流数值计算，并对计算结果作了初步分析．计算中，紊流模型采用目前国内外广泛使用的k-ε模型，流速与压力的迭代修正采用SIMPLE法．共对包括设计工况在内的8个工况点进行了流场数值计... 针对比转速ns为290的混流式水轮机转轮进行三维粘性流数值计算，并对计算结果作了初步分析．计算中，紊流模型采用目前国内外广泛使用的k-ε模型，流速与压力的迭代修正采用SIMPLE法．共对包括设计工况在内的8个工况点进行了流场数值计算及水力性能分析．计算表明，设计工况下的流速分布最为均匀，叶片进口边基本上为无冲角绕流，效率也最高；随着水头的提高，正冲角增加，最后在叶片背面进水边后靠上冠处产生漩涡区；而当水头相对设计水头降低时，负冲角增加，最后在叶片正面进水边后靠上冠处产生漩涡区．经分析认为这些漩涡区是非设计工况下叶道涡产生的根源，亦是水力性能下降的主要原因．此外，通过对压力系数分布曲线的分析，确定了局部低压区，从而为改型设计提供了依据．计算结果不仅能详细给出水轮机转轮内的流速和压力分布，而且能给出水轮机转轮的水力性能预估值，本计算所依赖的计算软件可成为水轮机转轮开发研究的重要手段． 展开更多

关键词 水轮机 转轮 三维粘性流 数值计算

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旋翼桨尖气动/降噪综合优化设计研究 被引量：9

13

作者 郭旺柳 宋文萍 +1 位作者 许建华 许瑞飞 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期73-79,共7页

采用Kriging模型和遗传算法开展了针对桨尖形状的气动/声学综合优化设计研究。为了获得精确的气动及声压特性,得到基于声类比混合方法计算气动噪声需要的声源数据,采用非定常雷诺平均NS方程(URANS)数值模拟旋翼前飞粘性绕流。为了提高... 采用Kriging模型和遗传算法开展了针对桨尖形状的气动/声学综合优化设计研究。为了获得精确的气动及声压特性,得到基于声类比混合方法计算气动噪声需要的声源数据,采用非定常雷诺平均NS方程(URANS)数值模拟旋翼前飞粘性绕流。为了提高遗传算法的优化效率,采用一种基于EI方法的Kriging模型代替费时的数值模拟过程。以AH-1G/OLS旋翼为基准,并以气动性能为约束,噪声峰值最小为目标,进行了旋翼桨尖的降噪优化设计。优化结果表明,文中多发展的优化方法是可行的。 展开更多

关键词 旋翼 噪声 优化设计 雷诺平均NS方程 KRIGING模型

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喷管化学反应粘性流场的数值模拟 被引量：3

14

作者 张化照 梁国柱 王慧玉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期20-24,共5页

用时间相关法的显格式求解氢氧发动机喷管的粘性化学反应流动，采用６种组分，８个基元反应有限速率的化学反应模型，湍流模型采用Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ代数湍流模型，得到流动参数和产物的质量分数在喷管流场中的分布。计算结果... 用时间相关法的显格式求解氢氧发动机喷管的粘性化学反应流动，采用６种组分，８个基元反应有限速率的化学反应模型，湍流模型采用Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ代数湍流模型，得到流动参数和产物的质量分数在喷管流场中的分布。计算结果表明，采用显格式方法求解喷管化学反应粘性流动是可行的。 展开更多

关键词 氢氧发动机 发动机喷管 反应动力学 粘性流

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多管脉冲爆轰发动机外三维流场的数值计算 被引量：5

15

作者 王杰 翁春生 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期835-841,共7页

为研究多管脉冲爆轰发动机黏性外流场变化特点,推导了三维黏性CE/SE方法,并对7管脉冲爆轰发动机的内、外流场进行了数值计算。7个爆轰管的排列方式是1个居中、另外6个绕其形成环状排列。管内流场采用一维模型进行处理;管外流场采用三维... 为研究多管脉冲爆轰发动机黏性外流场变化特点,推导了三维黏性CE/SE方法,并对7管脉冲爆轰发动机的内、外流场进行了数值计算。7个爆轰管的排列方式是1个居中、另外6个绕其形成环状排列。管内流场采用一维模型进行处理;管外流场采用三维模型进行计算,得到多管脉冲爆轰发动机黏性外流场的变化规律。计算结果表明,此多管脉冲爆轰发动机黏性外流场中存在旋涡及多道相互作用的激波与膨胀波,该结果对多管脉冲爆轰发动机外流场特性研究具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 脉冲爆轰发动机 黏性流 激波 CE/SE方法 数值计算

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热化学非平衡喷管流场的数值研究 被引量：4

16

作者 黄华 瞿章华 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期44-47,共4页

从非定常的基本方程出发，采用时间相关法，利用时间预处理的ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式对空气为实验气体的７组元热化学非平衡一维喷管流场进行了数值计算，并分析了热化学非平衡对流场的影响。结果表明，对于一些实际应用的喷管条件，... 从非定常的基本方程出发，采用时间相关法，利用时间预处理的ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式对空气为实验气体的７组元热化学非平衡一维喷管流场进行了数值计算，并分析了热化学非平衡对流场的影响。结果表明，对于一些实际应用的喷管条件，热化学非平衡具有较为显著的影响。 展开更多

关键词 时间相关 喷管气流 气动热化学 数值计算

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计算两相流的一种改进方法 被引量：1

17

作者 曾卓雄 胡春波 +1 位作者 姜培正 邹葆华 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期33-35,39,共4页

针对两相流动中密度及颗粒浓度的变化 ,建立了一种考虑颗粒相体积浓度值变化的颗粒相压力修正方程及考虑可压缩性影响的流体相压力修正方程。在不可压两相流的计算方法上 ,发展了一种计算可压两相流的方法。以速度协变分量为求解变量 ,... 针对两相流动中密度及颗粒浓度的变化 ,建立了一种考虑颗粒相体积浓度值变化的颗粒相压力修正方程及考虑可压缩性影响的流体相压力修正方程。在不可压两相流的计算方法上 ,发展了一种计算可压两相流的方法。以速度协变分量为求解变量 ,对不可压两相密相流及可压稀相两相流进行了计算 ,并和已有的实验数据及有关文献进行了比较 ,吻合性较好 ,表明计算方法可行。 展开更多

关键词 二相流 数值仿真 计算方法 压力修正方程 CDIPSA算法 密度修正

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喷管化学反应流的对角化点隐式法求解 被引量：1

18

作者 张化照 梁国柱 王慧玉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期55-59,共5页

采用弱耦合对角化点隐式方法的ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式，求解喷管的粘性化学反应流动，解决了控制方程组的刚性问题，又大大减少了常规点隐式方法中求逆矩阵的大量工作。对液氢液氧火箭发动机，采用６种组分、８个反应有限速率的化学... 采用弱耦合对角化点隐式方法的ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式，求解喷管的粘性化学反应流动，解决了控制方程组的刚性问题，又大大减少了常规点隐式方法中求逆矩阵的大量工作。对液氢液氧火箭发动机，采用６种组分、８个反应有限速率的化学反应模型和Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ代数湍流模型，得到流场参数在喷管中的分布。计算结果表明，采用对角化点隐式方法求解化学反应喷管粘性流动能提高计算效率。 展开更多

关键词 氢氧发动机 喷管气流 反应流 数值计算 隐式法

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不同湍流模型在射流推力矢量喷管数值模拟中的比较分析研究 被引量：7

19

作者 张强 杨永 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期62-67,共6页

利用数值模拟手段,分别求解以SA、SST k-ω、EASM k-ω或k-ζ湍流模型封闭的RANS方程,针对激波控制射流推力矢量喷管展开研究,在多个主喷流压比NPR(4.6,7.0,8.78,10.0)和次主流压比SPR(0.7,1.0)下,系统考察了四种不同湍流模型对射流推... 利用数值模拟手段,分别求解以SA、SST k-ω、EASM k-ω或k-ζ湍流模型封闭的RANS方程,针对激波控制射流推力矢量喷管展开研究,在多个主喷流压比NPR(4.6,7.0,8.78,10.0)和次主流压比SPR(0.7,1.0)下,系统考察了四种不同湍流模型对射流推力矢量喷管性能参数及主喷管内壁面压力分布的预测能力,探讨了激波控制产生推力矢量随不同参数的变化规律。并基于数值分析,定量给出了二次射流所带来的主喷管性能损失。数值计算结果表明,四种湍流模型都能比较准确预测出射流推力矢量喷管的性能参数,在激波捕捉和压力预测方面,相对而言SST k-ω模型最为准确。 展开更多

关键词 湍流模型 RANS 射流推力矢量 矢量效率

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强制偏流喷管的三维网络生成 被引量：1

20

作者 于胜春 蔡体敏 何洪庆 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第3期8-13,共6页

运用泊松方程实现了强制偏流喷管内的三维网络生成，方程中的源项采用了与边界形状和边界网格点分布无关的数学形式，源项内的自由参数由横向网格线与边界的交角及横向网格线在边界处的局部曲率两个约束条件来确定，实现了由边界上的网... 运用泊松方程实现了强制偏流喷管内的三维网络生成，方程中的源项采用了与边界形状和边界网格点分布无关的数学形式，源项内的自由参数由横向网格线与边界的交角及横向网格线在边界处的局部曲率两个约束条件来确定，实现了由边界上的网格分布直接控制内部的网格点，使生成的网格具有良好的正变性和合理性。 展开更多

关键词 泊松方程 喷管气流 固体推进剂 火箭发动机

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